1、計算機組成原理教學大綱課程名稱：計算機組成原理課程英文名稱：Computer Organization講課學時：72一、課程性質與任務（課程在專業教學計劃中的地位與課程教學目標）“計算機組成原理”屬于專業基礎課，必修課。該課程面向應用、突出實踐、偏向硬件和理論。計算機組成原理是計算機教學中的一門核心課程，是學習計算機課程所要必修的主干課。通過教學，使學生對計算機的各主要部分（運算期、控制器、存儲器、輸入輸出設備）的構成及工作原理有一個深刻的、系統的認識和理解，同時對計算機的發展趨勢也有一個較為深入的了解。主要講解簡單、單臺計算機的完整組成原理和內部運行機制，包括運算器部件、控制器部件、存儲器子

2、系統、輸入/輸出子系統與輸入/輸出系統設備，圍繞各自的功能、組成、設計、實現、使用等知識進行介紹；此外，該課程的工程性、實踐性、技術性比較強，還強調培養學生的動手動腦能力、開創與創新意識、實驗技能，這些要求更多的是通過作業、教學實驗等環節完成，要求學生有意識地主動加強這些方面的練習與鍛煉。二、課程的基本要求（課程教學應使學生達到的基本要求）計算機系統概述、計算機中的數據表示、運算方法和運算器、指令系統、隨機邏輯和微程序控制原理、存儲系統、輸入輸出系統、計算機外設簡介，要求學生掌握計算機的組成和工作原理。通過學習，使學生了解計算機的組成原理及工作原理，以建立整機概念。本課程設有實驗，以加深對課程

3、內容的理解，培養學生的動手能力。第1章 計算機系統概論了解計算機的類型：模擬和數字，專用和通用，巨型機、大型機、小型機、微型機、單片機熟悉計算機的硬件組成部件及其作用掌握主存有關概念：存儲器位置、存儲單元和存儲容量；位bit、字節byte、KB、MB、GB掌握“存儲程序、程序控制”的馮·諾依曼計算機的基本思想區別操作碼和位置碼（操作數）、指令字和數據字、指令流和數據流理解指令周期（控制器工作周期）：取指、譯碼、執行掌握總線、處理器總線和系統總線的概念，熟悉數據總線、位置總線和控制總線的功能理解目的程序、匯編程序、編譯程序的作用，區別機器語言、匯編語言和高級語言（算法語言）掌握計算機系

4、統的層次結構、軟件與硬件的邏輯等價性思想第2章 運算方法和運算器掌握數據的定點格式，定點整數的表達范圍，有符號數和無符號數掌握浮點格式的表達，熟悉浮點數的規格化，掌握規格化單精度浮點數與實數的相互轉換理解真值和機器數，掌握定點整數的補碼、反碼、原碼和移碼表示法掌握BCD碼、ASCII碼的編碼規律，理解小端方式和大端方式的存儲特點區別漢字輸入編碼、機內碼、字模碼和漢字交換碼理解檢驗碼的作用，掌握奇偶校驗以及檢錯能力理解補碼的加法運算和減法運算規律熟悉溢出的概念，理解上溢（正溢）和下溢（負溢）的概念以及符號位檢測方法了解內部總線和外部總線、單向總線和雙向總線的概念掌握浮點加減法的操作過程，了解其中

5、對階、規格化、舍入處理的作用熟悉IEEE754標準的4種舍入處理方法第3章 存儲系統熟悉存儲系統的分級（層次）結構，掌握存儲訪問的局部性原理理解存儲容量、存取時間、存取周期、存儲器帶寬的概念了解SRAM、DRAM和NVRAM的特點掌握SRAM存儲結構與芯片位置引腳和數據引腳的關系理解位擴展和字擴展的含義和作用，掌握芯片擴展與芯片容量的關系了解DRAM的行位置和列位置，理解DRAM的刷新操作和方法了解ROM芯片的類型和各自特點掌握Cache的功能和基本原理，掌握命中率、平均訪問時間和訪問效率的計算方法理解Cache的位置映射的作用，掌握全相聯、直接和組相聯映射的原理和特點，熟悉Cache中標記（

6、標簽）的作用理解替換策略的作用，熟悉LRU、LFU和隨機法理解Cache的寫操作策略，熟悉直寫法（全寫法）和回寫法（寫回法）第4章 指令系統了解指令、指令系統、指令格式、操作碼、位置碼、指令助記符的概念理解尋址方式的含義，區別指令尋址和數據尋址掌握指令的順序尋址和跳躍尋址掌握數據的隱含尋址、立即尋址、寄存器尋址、直接尋址、寄存器間接尋址、寄存器相對（基址）尋址熟悉堆棧的訪問原理，理解進棧PUSH和出棧POP操作熟悉指令系統包含的基本指令類型掌握CISC和RISC的含義，掌握RISC的主要特點第5章 中央處理器熟悉CPU的基本模型和主要寄存器的作用理解指令周期、CPU周期（機器周期、總線周期）和

7、時鐘周期（T周期）的概念和區別了解CLA、ADD、STA和JMP指令在CPU基本模型的執行過程理解微程序控制器和硬布線控制器的實現特點，了解微命令、微操作、微指令和微程序的概念熟悉并行性的概念和提高并行性的技術途徑掌握指令流水線的思想，理解流水CPU的時空圖掌握資源相關、數據相關和控制相關的概念了解SISD、SIMD、MIMD的分類概念，理解多媒體指令的并行處理特點第6章 總線系統理解內部總線、系統總線和I/O總線（芯片總線、內總線和外總線）的分類理解總線的4個方面特性，掌握總線帶寬以及計算熟悉單總線、雙總線和三總線結構理解串行傳送和并行傳送的概念，掌握起止式異步通信字符格式理解總線仲裁的作用

8、，了解集中仲裁和分布仲裁思想掌握總線同步定時和異步定時（時序）的特點了解各種總線數據傳送模式了解PCI總線、ISA總線、SCSI總線和IEEE1394總線的特點第7章 外圍設備掌握像素、點距、分辨率、灰度級（彩色深度）、刷新、掃描的概念，以及對顯示效果的影響掌握磁盤存儲器重要的技術指標及計算方法了解NRZ、PM、FM、MFM各記錄方式的特點了解磁面、磁道、磁柱、扇區的概念，以及磁盤信息的分布特點第8章 輸入輸出系統理解I/O接口的作用，熟悉I/O端口的編址方式掌握各種外設管理方式的概念和特點熟悉查詢傳送方式的過程理解中斷源、內部中斷（異常）和外部中斷的概念區別可屏蔽中斷和非屏蔽中斷掌握可屏蔽中

9、斷傳送方式的過程及其相關概念熟悉單級中斷、多級中斷的概念了解IA-32微處理器主要中斷類型，理解向量位置、中斷優先權、中斷嵌套的含義理解中斷控制器的作用了解Pentium處理器的中斷機制理解DMA傳送方式的特點，掌握DMA傳送的工作過程了解CPU暫停、周期挪用、交替訪問的區別了解通道的組成結構和類型第9章 操作系統支持掌握操作系統的概念、功能、特點以及需要解決的問題理解操作系統的調度掌握進程的概念、調度的層次理解處理機調度的實現理解存儲管理掌握虛擬存儲器的功能、物理位置和虛擬（邏輯）位置的概念熟悉頁式和段式虛擬存儲器的管理和位置轉換理解存儲保護，熟悉存儲區域和訪問方式保護的思想考試形式閉卷筆試，120分鐘考試題型填空題：1×2020分單選題：2×0510分判斷題：1×1010分簡答題（基本概念、基本原理等）：5